熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工PLC控制

1、 沈 陽 航 空 航 天 大 學(xué)課 程 設(shè) 計（說明書）課題題目: 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制班 級 14110202 學(xué) 號 2011041102068 姓 名 馬也 指導(dǎo)教師 高恩志 2015年1月14日沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課 程 名 稱 材料成型自動化 院（系） 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè) 材料成型及控制工程 班級 學(xué)號 姓名 課程設(shè)計題目 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制 程設(shè)計時間: 年 月 日至 年 月 日課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：熱芯盒射芯機(jī)采用氣動系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動作過程包括閘門開，加砂，閘門關(guān)、芯盒夾緊、工作臺上升，射砂，排氣，工作臺下降，加熱，芯

2、盒打開等。氣動系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動作的實現(xiàn)。要求按下啟動按鈕,可實現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)10次循環(huán)加工自動控制,加工完成后返回初始位置。課設(shè)完成后，要求編寫課程設(shè)計說明書，內(nèi)容主要包括：設(shè)備工作原理及工藝過程分析；電磁閥狀態(tài)表；PLC點數(shù)的確定；I/O端口分配表；功能流程圖；PLC程序設(shè)計程序調(diào)試等。指導(dǎo)教師 年 月 日負(fù)責(zé)教師 年 月 日 學(xué)生簽字 年 月 日摘 要在本次課程設(shè)計中，要求利用可編程邏輯控制器實現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)的自動循環(huán)控制。在課程設(shè)計過程中，首先要進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握plc可編程控制器的基本理論知識，然后對熱芯盒射芯機(jī)的工作原理及工藝過程進(jìn)行分析，列出電磁鐵的動作順序表，在將可編

3、程邏輯控制器點數(shù)的確定后，畫出I/O端口分配表。根據(jù)對以上過程的分析，制定出順序功能圖，再將其轉(zhuǎn)換成梯形圖，最后上機(jī)進(jìn)行程序調(diào)試，實現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)的自動循環(huán)控制。關(guān)鍵詞：可編程序控制器；熱芯盒射芯機(jī)；自動循環(huán)控制目 錄第一章 緒論1 1.1 PLC的發(fā)展與應(yīng)用 1 1.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng) 2第二章 設(shè)計過程42.1 熱芯盒射芯機(jī)的PLC控制 42.2熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的工藝過程分析42.3熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的電磁閥狀態(tài)表52.4 PLC點數(shù)的確定及I/O地址分配62.5 PLC電氣接線圖82.6 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的順序功能圖 92.7

4、熱芯盒射芯機(jī)的運行梯形圖 10第三章程序調(diào)試 12 第四章結(jié)論 13第五章參考文獻(xiàn) 14第1章 概述1.1PLC的發(fā)展與應(yīng)用PLC 即可編程邏輯控制器，與工控機(jī)IPC ，單片機(jī) 統(tǒng)稱為自動化三大支柱，工業(yè)控制都可以用 PLC 來完成。PLC 應(yīng)用分為開關(guān)量、模擬量、伺服定位、總線通信。PLC 可編程控制器在機(jī)電領(lǐng)域用的很廣，大部分設(shè)備或產(chǎn)線的自動化控制會用PLC來完成。PLC是由輸入、輸出和控制器三部分組成，控制器是核心，輸入、輸出是關(guān)鍵。在當(dāng)今的工業(yè)界，只要涉及控制的地方，都離不開PLC這個大腦。以單機(jī)控制為主的一切設(shè)備自動化領(lǐng)域，比如：包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、注塑機(jī)械、自動焊接設(shè)備、

5、隧道盾構(gòu)設(shè)備、水處理設(shè)備、切割、多軸磨床、冶金行業(yè)的輥壓、連鑄機(jī)械。這些設(shè)備的所有動作，加工都需要靠依據(jù)工藝設(shè)定在PLC內(nèi)程序以過程控制為主的流程自動化行業(yè)，比如污水處理、自來水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、冶金行業(yè)、太陽能、水泥、石油、石化、鐵路交通.可編程序控制器問世于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時的可編程序控制器功能都很簡單，只有邏輯、定時、計數(shù)等功能；硬件方面用于可編程序控制器的集成電路還沒有投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，CPU以分立元件組成；存儲器為磁心存儲器，存儲容量有限；用戶指令一般只有二三十條，還沒有成型的編程語言；機(jī)型單一，沒有形成系列。一臺可編程序控制器最多只能替代200

6、300個繼電器組成的控制系統(tǒng)，在體積方面，與現(xiàn)在的可編程序控制器相比，可以說是龐然大物。 進(jìn)入70年代，隨著中小規(guī)模集成電路的工業(yè)化生產(chǎn)，可編程序控制器技術(shù)得到了較大的發(fā)展。可編程序控制器功能除邏輯運算外，增加了數(shù)值運算、計算機(jī)接口、模擬量控制等；軟件開發(fā)有自診斷程序，程序存儲開始使用EPROM ；可靠性進(jìn)一步提高，初步形成系列，結(jié)構(gòu)上開始有模塊式和整體式的區(qū)分，整機(jī)功能從專用向通用過渡。 70年代后期和90年代初期，微處理器技術(shù)日趨成熟，單片微處理器、半導(dǎo)體存儲器進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，大規(guī)模集成電路開始普遍應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鏖_始向多處理器發(fā)展，使可編程序控制器的功能和處理速度大為增強(qiáng)，并具有通信

7、和遠(yuǎn)程 I/O 能力，增加了多種特殊功能，如浮點運算、三角函數(shù)、查表、列表等，自診斷和容錯技術(shù)也迅速發(fā)展。 進(jìn)入21世紀(jì)，可編程序控制器仍保持旺盛的發(fā)展勢頭，并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，如為用戶配置柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。目前可編程序控制器主要向兩 個方向擴(kuò)展：一是綜合化控制系統(tǒng)，它已經(jīng)突破了原有的可編程序控制器的概念，將工廠生產(chǎn)過程控制與信息管理系統(tǒng)密切結(jié)合起來，甚至向上為MES和ERP系統(tǒng)準(zhǔn)備了技術(shù)基礎(chǔ)，這種發(fā)展趨勢會使得舉步為艱的ERP系統(tǒng)有了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，從而會帶來工業(yè)控制的一場變革，實現(xiàn)真正意義上的電子信息化工廠；二是微型可編程序控制器異軍突起，體積如手掌

8、大小，功能可覆蓋單體設(shè)備及整個車間的控制功能，并具備聯(lián)網(wǎng)功能，這種微型化的可編程序控制器使得控制系統(tǒng)可將觸角延伸到工廠的各個角落。隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，在技術(shù)發(fā)展的同時，發(fā)達(dá)國家更加注重了對可編程序控制器的知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，國際大型可編程序控制器制造商紛紛加入了可編程序控制器的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，他們利用許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立了符合他們經(jīng)濟(jì)利益的技術(shù)保護(hù)壁壘。 1.2 氣壓傳動系統(tǒng) 氣壓傳動系統(tǒng)按照選用控制元件來分類，主要可分為如下幾類：氣閥控制系統(tǒng)，邏輯元件控制系統(tǒng)，射流元件控制系統(tǒng) ，其中氣閥控制系統(tǒng)又分為全氣閥控制系統(tǒng)與電子電氣控制，電磁閥轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。氣壓傳動系統(tǒng)組成：1.氣源裝置 獲得壓縮空

9、氣的設(shè)備，空氣凈化設(shè)備，如空壓機(jī)，空氣干燥機(jī)等；2.執(zhí)行元件 將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，也是系統(tǒng)能量輸出的裝置，如氣缸，氣馬達(dá)等；3.控制元件用以控制壓縮空氣的壓力，流量，流動方向以及系統(tǒng)執(zhí)行元件工作程序的元件,如壓力閥，流量閥，方向閥和邏輯元件等; 4.輔助元件起輔助作用，如過濾器，油霧器，消聲器，散熱器，冷卻器，放大器及管件等。氣壓傳動的優(yōu)缺點：優(yōu)點1.用空氣做介質(zhì)，取之不盡，來源方便，用后直接排放，不污染環(huán)境，不需要回氣管路因此管路不復(fù)雜。2.空氣粘度小，管路流動能量損耗小，適合集中供氣遠(yuǎn)距離輸送。3.安全可靠，不需要防火防爆問題，能在高溫，輻射，潮濕，灰塵等環(huán)境中工作。4.氣壓

10、傳動反應(yīng)迅速。5.氣壓元件結(jié)構(gòu)簡單，易加工，使用壽命長，維護(hù)方便，管路不容易堵塞，介質(zhì)不存在變質(zhì)更換等問題。 缺點1.空氣可壓縮性大，因此氣動系統(tǒng)動作穩(wěn)定性差，負(fù)載變化時對工作速度的影響大。2.氣動系統(tǒng)壓力低，不易做大輸出力度和力矩。3.氣控信號傳遞速度慢于電子及光速，不適應(yīng)高速復(fù)雜傳遞系統(tǒng)。4.排氣噪音大。本次課設(shè)主要目的是通過介紹氣動元器件工作原理, 運用氣動回路各種控制形式實現(xiàn)熱芯盒射芯機(jī)自動循環(huán), 能夠讓學(xué)生充分了解氣動自動化控制技術(shù), 并掌握熱芯盒射芯機(jī)工作過程。在常用氣動多執(zhí)行元件行程順序動作回路中, 通常有全氣控和電氣控兩種方法, 而由電氣技術(shù)參與的電氣控制已由普通繼電器回路控制

11、發(fā)展成可編程控制器( PLC) 控制, PLC 控制具有工作可靠、編程簡單、使用方便等特點, 在工業(yè)自動化控制中應(yīng)用愈來愈廣。因此, 在熱芯盒射芯機(jī)的多循環(huán)加工的PLC控制過程中使用電氣控,具有一定的現(xiàn)實意義。 第二章 設(shè)計過程2.1熱芯盒射芯機(jī)的PLC控制 熱芯盒射芯機(jī)工作原理及氣動控制如教材示。其工藝過程可表述如下。（射砂筒內(nèi)裝滿砂時可最多造6個砂芯，假設(shè)射砂筒起始為充滿狀態(tài)）。熱芯盒射芯機(jī)采用氣動系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動作過程包括閘門開，加砂，閘門關(guān)、芯盒夾緊、工作臺上升，射砂，排氣，工作臺下降，加熱，芯盒打開等。氣動系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動作的實現(xiàn)。要求按下啟動按鈕,可實現(xiàn)熱芯盒射

12、芯機(jī)10次循環(huán)加工自動控制,加工完成后返回初始位置。2.2熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的工藝過程分析熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制機(jī)器工藝過程可表述如下：熱芯盒射芯機(jī)采用氣動系統(tǒng)控制，射芯機(jī)的動作過程包括閘門開，加砂，閘門關(guān)、芯盒夾緊、工作臺上升，射砂，排氣，工作臺下降，加熱，芯盒打開等。氣動系統(tǒng)中相應(yīng)電磁閥通斷電決定某一動作的實現(xiàn)?？刂埔螅豪肞LC實現(xiàn)氣壓機(jī)控制的各缸及控制元件的手動及單步運行自動控制。2.3熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的電磁閥狀態(tài)表動作名稱發(fā)令元件 電磁閥1YA 電磁閥2YA 電磁閥3YA電磁閥4YA電磁閥5YA電磁閥6YA電磁閥7YA電磁閥8YA 電磁閥9YA 電

13、磁閥10YA電磁閥11YA電磁閥12YA電磁閥13YA閘門開SB1+加砂T0000+閘門關(guān)T0001+ 托板進(jìn)ST1+ 左盒夾緊T0002+右盒夾緊T0002+工作臺上升ST2&ST4+射砂ST3+排氣T0003+工作臺下降T0004+芯盒打開T0005+托板出T0006+起芯ST7+表2.1 電磁閥順序功能表2.4 PLC點數(shù)的確定及I/O地址分配根據(jù)實驗要求選擇輸入9，輸出17，地址分配如表2.2，表2.3所示：表2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC輸入端接口分配表 元件名稱分配地址發(fā)令行為SB11.00啟動SB21.01 急停1ST0.01停止加砂；托板進(jìn)2ST0.02左芯盒停止3ST

14、0.03右芯盒停止4ST0.04工作臺停止；射砂燈亮5ST0.05工作臺停止；加熱燈亮6ST0.06托板停，起芯7ST0.07托板進(jìn) 元件名稱分配地址發(fā)令行為1YA100.00閘門開2YA100.01加砂3YA100.02閘門關(guān)4YA100.04托板進(jìn)5YA100.05左芯盒夾緊6YA100.06左芯盒夾緊7YA100.07工作臺上升8YA100.08射砂9YA100.10排氣10YA100.11工作臺下降11YA100.14芯盒打開12YA100.15托板出13YA101.00起芯KM1100.03振動KM2100.09射砂燈亮KM3100.12加熱KM4100.13加熱燈亮表2.3 熱芯盒

15、射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC輸出端接口分配表2.5 PLC電氣接線圖根據(jù)端口分配表，繪制的電氣接線圖如下圖2.1所示：圖2.1 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的PLC電氣接線圖 2.6 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的順序功能圖圖2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC系統(tǒng)的PLC順序功能圖2.7 熱芯盒射芯機(jī)的運行梯形圖圖2.2 熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制的運行梯形圖第3章 程序調(diào)試 通過列電磁閥狀態(tài)表，完成順序功能圖的編制，然后轉(zhuǎn)換成梯形圖，最后把梯形圖帶到實驗室，在熱加工控制模擬實驗臺輸入梯形圖程序，實驗前將電源掛板通過導(dǎo)線與可編程控制器相連，以便給PLC工作時供電。根據(jù)事前選

16、好的所需輸入與控制面板上相應(yīng)的按鈕及開關(guān)用導(dǎo)線連接，所需的輸出與控制面板上的發(fā)光二極管連接，發(fā)光二極管的亮滅用以代替實際中動作的執(zhí)行與否。輸出與控制面板上的按鈕或開關(guān)相連。實驗掛板上輸入元件的公共端連在24V電源的負(fù)極上，PLC上輸入信號的公共端（COM）接到24V電源的負(fù)極，實驗掛板上輸出元件的公共端連在5V電源的負(fù)極上，PLC上輸出信號的公共端要接到5V電源的正極。等所有輸入，輸出都接好以后，打開電源開關(guān)，接通可編程控制器的電源，輸入并執(zhí)行程序，根據(jù)程序內(nèi)容按下相應(yīng)的開關(guān)或按鈕，通過發(fā)光二級管的亮滅來觀察程序是否運行。在實驗室中的可編程控制器調(diào)試，按下相應(yīng)的開關(guān)、按鈕，觸發(fā)相應(yīng)的動作，說明

17、該程序可以運行，實現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)多循環(huán)加工的PLC控制實驗中的應(yīng)用。第四章 結(jié)論這次課程設(shè)計，通過對熱芯盒射芯機(jī)工作原理的研究，實現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)控制的動作過程包括閘門開、加砂振動、閘門關(guān)、托板進(jìn)、左右芯盒夾緊、工作臺上升、射砂、排氣、工作臺下降、加熱、芯盒打開、托板出、起芯等過程 。本程序共包括9個輸入點，17個輸出點，7個時間繼電器，兩個計數(shù)器。經(jīng)過調(diào)試后每一步的輸入對應(yīng)的輸出都滿足要求，并編制了順序功能圖及梯形圖實現(xiàn)了熱芯盒射芯機(jī)的循環(huán)自動控制。程序中包含急停功能，急停功能是使機(jī)器在出問題或突發(fā)狀況時，緊急停止的功能，即按下急停按鈕停止一切機(jī)械運作，防止機(jī)械裝置的進(jìn)一步損壞并保證看操作人員的人生安全，同時也是設(shè)備停止工作的按鈕。通過此次課程設(shè)計，提高了我應(yīng)用PLC編寫程序解決實際生產(chǎn)問題的能力，讓我更加了解了相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的工作過程與原理